JPS6136586B2 - - Google Patents
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- JPS6136586B2 JPS6136586B2 JP13544182A JP13544182A JPS6136586B2 JP S6136586 B2 JPS6136586 B2 JP S6136586B2 JP 13544182 A JP13544182 A JP 13544182A JP 13544182 A JP13544182 A JP 13544182A JP S6136586 B2 JPS6136586 B2 JP S6136586B2
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- vapor deposition
- alumina
- chemical vapor
- amorphous
- crystallized
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- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 18
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- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 4
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔技術の背景〕
超硬合金に内層としてTiC、TiNを被覆したの
ち、Al2O3を外層としたコーテイング工具は、表
面の耐摩耗性と母材の強靭性を兼ねそなえてお
り、優れた切削工具として広く使用されている。
しかし、切削条件は年々苛酷になつてきており、
切削速度が200m/minから300m/minを越える場
合も多くなつている。このような高速切削域で
は、従来、５〜10μｍのTiCの上に１〜３μｍの
Al2O3膜厚をもつアルミナコーテイング工具でも
寿命が短く、より高性能のアルミナコーテイング
工具が要求されるようになつている。高性能なア
ルミナコーテイング工具は、表面層のアルミナ膜
厚をより厚膜化することによりAl2O3の耐酸化
性、耐熱性、耐摩耗性の特性によつて達成しうる
ことが考えられる。しかし、通状行なわれている
化学蒸着法ではAl2O3膜は成長速度が遅く、良好
な膜質のAl2O3層は得られにくいのが現状であ
る。化学蒸着法では、成長速度を高めるために、
温度を上げるか、ドーピング剤を添加するなどの
手法が用いられるが、Al2O3粒度が粗くなる。
Al2O3膜の純度が低下し、性能が劣化するなどの
欠点があり好ましくない。 又、スパツタリング等の物理蒸着法及び従来の
プラブマ化学蒸着法は、成長速度は高いが、接着
強度が低く、高速用切削工具には不適と考えられ
る。 本発明の目的は、このような欠点を補い、さら
に性能良好な厚膜アルミナコーテイング工具を提
〓〓〓〓〓
供することにある。 〔発明の開示〕 本発明の効果は、以下の方法によつて達成しう
る。超硬合金母材にTiC、TiNあるいはTiCN又
は、SiC、Si3N4の一種、又は、それ以上からなる
１〜10μｍの内層に厚み、２μｍまでは化学蒸着
法にて微粒の結晶化アルミナを生成させ、しかる
のち、プラズマ化学蒸着法にて２〜８μｍの非晶
質もしくは、非晶質と結晶化アルミナから成る最
外層を形成させる。本発明の方法によれば内層に
最近接するアルミナ膜は、化学蒸着法で生成させ
るため、密着性が良好であり、プラズマ化学蒸着
法の欠点である密着強度がカバーされ、引き続い
て行なわれるプラズマ化学蒸着法で生成するアル
ミナは、成長速度が高いため、このアルミナ膜で
膜厚をかせぐことが出来る。この内層に近接する
アルミナ層と外表部のアルミナは、きわめて接着
性がよく、従来のプラズマ化学蒸着法にみられる
下層とのハクリ等の現象が全くみられなかつた。
外表部のアルミナ膜質は、非品質もしくは、非品
質と結晶化アルミナ膜にすることによつて、比較
的粒度の細かい膜が得られる。外表部が全て結晶
化アルミナであると、やや粗粒な膜質となるが、
アルミナのもつ耐熱性、化学的安定性は損なわれ
ておらず、本発明の範囲内である。内層は、アル
ミナよりも超硬合金母材と密着性の良い物質が選
択されているが、その膜厚は、１〜10μｍが良好
であつて、この範囲外では密着性の向上は難し
い。又、アルミナ膜厚は、10μｍを越えると靭性
が低下するため好ましくない。２μｍ以下では本
発明の特徴である。化学蒸着法、プラズマ化学蒸
着法の連続プロセスを用いることの利点が失なわ
れる。内層に最近接する、化学蒸着法で生成され
るアルミナ膜厚は、１μｍ以上あれば、切削に耐
えうる接着性がある。 実施例 １ ISO、MIO超硬合金に４μｍのTiCを被覆し、
この表面に化学蒸着法で、0.5μ、１μ、２μの
アルミナを被覆し、引き続いて高周波電力を用い
てプラズマ化学蒸着法でアルミナを2.5μ、２
μ、１μ被覆した。（Ａ、Ｂ、Ｃ）これらと比較
のため、通状の化学蒸着法で外層に３μのアルミ
ナ、内層に３μTiCをコーテイングしたチツプを
用いて下記の条件下で切削テストを行なつた。 被削材 FC30 切削速度 300m/min 切り込み 0.5mm 送 り 0.4mm/rev テスト結果を表１に示す。
ち、Al2O3を外層としたコーテイング工具は、表
面の耐摩耗性と母材の強靭性を兼ねそなえてお
り、優れた切削工具として広く使用されている。
しかし、切削条件は年々苛酷になつてきており、
切削速度が200m/minから300m/minを越える場
合も多くなつている。このような高速切削域で
は、従来、５〜10μｍのTiCの上に１〜３μｍの
Al2O3膜厚をもつアルミナコーテイング工具でも
寿命が短く、より高性能のアルミナコーテイング
工具が要求されるようになつている。高性能なア
ルミナコーテイング工具は、表面層のアルミナ膜
厚をより厚膜化することによりAl2O3の耐酸化
性、耐熱性、耐摩耗性の特性によつて達成しうる
ことが考えられる。しかし、通状行なわれている
化学蒸着法ではAl2O3膜は成長速度が遅く、良好
な膜質のAl2O3層は得られにくいのが現状であ
る。化学蒸着法では、成長速度を高めるために、
温度を上げるか、ドーピング剤を添加するなどの
手法が用いられるが、Al2O3粒度が粗くなる。
Al2O3膜の純度が低下し、性能が劣化するなどの
欠点があり好ましくない。 又、スパツタリング等の物理蒸着法及び従来の
プラブマ化学蒸着法は、成長速度は高いが、接着
強度が低く、高速用切削工具には不適と考えられ
る。 本発明の目的は、このような欠点を補い、さら
に性能良好な厚膜アルミナコーテイング工具を提
〓〓〓〓〓
供することにある。 〔発明の開示〕 本発明の効果は、以下の方法によつて達成しう
る。超硬合金母材にTiC、TiNあるいはTiCN又
は、SiC、Si3N4の一種、又は、それ以上からなる
１〜10μｍの内層に厚み、２μｍまでは化学蒸着
法にて微粒の結晶化アルミナを生成させ、しかる
のち、プラズマ化学蒸着法にて２〜８μｍの非晶
質もしくは、非晶質と結晶化アルミナから成る最
外層を形成させる。本発明の方法によれば内層に
最近接するアルミナ膜は、化学蒸着法で生成させ
るため、密着性が良好であり、プラズマ化学蒸着
法の欠点である密着強度がカバーされ、引き続い
て行なわれるプラズマ化学蒸着法で生成するアル
ミナは、成長速度が高いため、このアルミナ膜で
膜厚をかせぐことが出来る。この内層に近接する
アルミナ層と外表部のアルミナは、きわめて接着
性がよく、従来のプラズマ化学蒸着法にみられる
下層とのハクリ等の現象が全くみられなかつた。
外表部のアルミナ膜質は、非品質もしくは、非品
質と結晶化アルミナ膜にすることによつて、比較
的粒度の細かい膜が得られる。外表部が全て結晶
化アルミナであると、やや粗粒な膜質となるが、
アルミナのもつ耐熱性、化学的安定性は損なわれ
ておらず、本発明の範囲内である。内層は、アル
ミナよりも超硬合金母材と密着性の良い物質が選
択されているが、その膜厚は、１〜10μｍが良好
であつて、この範囲外では密着性の向上は難し
い。又、アルミナ膜厚は、10μｍを越えると靭性
が低下するため好ましくない。２μｍ以下では本
発明の特徴である。化学蒸着法、プラズマ化学蒸
着法の連続プロセスを用いることの利点が失なわ
れる。内層に最近接する、化学蒸着法で生成され
るアルミナ膜厚は、１μｍ以上あれば、切削に耐
えうる接着性がある。 実施例 １ ISO、MIO超硬合金に４μｍのTiCを被覆し、
この表面に化学蒸着法で、0.5μ、１μ、２μの
アルミナを被覆し、引き続いて高周波電力を用い
てプラズマ化学蒸着法でアルミナを2.5μ、２
μ、１μ被覆した。（Ａ、Ｂ、Ｃ）これらと比較
のため、通状の化学蒸着法で外層に３μのアルミ
ナ、内層に３μTiCをコーテイングしたチツプを
用いて下記の条件下で切削テストを行なつた。 被削材 FC30 切削速度 300m/min 切り込み 0.5mm 送 り 0.4mm/rev テスト結果を表１に示す。
【表】
Ａ、Ｂ、ＣはＸ線回折及び電子線回折にて調べ
たところ外表部のアルミナは、非晶質からなつて
いた。 実施例 ２ ISO、P30超硬合金に化学蒸着法で６μTiCと
を被覆した。この表面に化学蒸着法で950℃に
て、アルミナを、１μ、引き続いて1000℃でプラ
ズマ化学蒸着法によりアルミナを５、10、15μコ
ーテイングした（Ｄ、Ｅ、Ｆ）。又、比較のため
に、外層に５μのAl2O3、内層に５μのTiCをコ
ーテイングしたものもて、実施例１の切削条件と
同じ条件で切削テストを行つた。結果を表２に示
す。
たところ外表部のアルミナは、非晶質からなつて
いた。 実施例 ２ ISO、P30超硬合金に化学蒸着法で６μTiCと
を被覆した。この表面に化学蒸着法で950℃に
て、アルミナを、１μ、引き続いて1000℃でプラ
ズマ化学蒸着法によりアルミナを５、10、15μコ
ーテイングした（Ｄ、Ｅ、Ｆ）。又、比較のため
に、外層に５μのAl2O3、内層に５μのTiCをコ
ーテイングしたものもて、実施例１の切削条件と
同じ条件で切削テストを行つた。結果を表２に示
す。
【表】
Ｄ、Ｅ、Ｆの外表部アルミナは、非晶質と結晶
質（α−型アルミナ）からなつていた。 実施例 ３ ISO、M10超硬合金に４μｍのTiN、TiCN、
〓〓〓〓〓
SiC、Si3N4を、化学蒸着法で被覆したるのち、こ
の表面に、化学蒸着法で２μｍのアルミナを被覆
し、引き続いて、プラズマ化学蒸着法で２μｍの
非晶質アルミナを被覆した（Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ）。
これらのチツプを実施例１と同一の切削テスト条
件でテストを行つた。 比較チツプとして、外層に４μｍのAl2O3と、
内層に４μｍのTiCをコーテイングしたものを用
いた。 テスト結果を、表３に示す。
質（α−型アルミナ）からなつていた。 実施例 ３ ISO、M10超硬合金に４μｍのTiN、TiCN、
〓〓〓〓〓
SiC、Si3N4を、化学蒸着法で被覆したるのち、こ
の表面に、化学蒸着法で２μｍのアルミナを被覆
し、引き続いて、プラズマ化学蒸着法で２μｍの
非晶質アルミナを被覆した（Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ）。
これらのチツプを実施例１と同一の切削テスト条
件でテストを行つた。 比較チツプとして、外層に４μｍのAl2O3と、
内層に４μｍのTiCをコーテイングしたものを用
いた。 テスト結果を、表３に示す。
【表】
【表】
〓〓〓〓〓
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金を基体とし基体に隣接する内層が
Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、Siの炭化物、窒
化物から選ばれる一種またはそれ以上からなり厚
みが１〜10μｍであり、外層が全体厚みで２〜10
μｍで内層の最外表面から２μｍ以内は結晶化
Al2O3であり、２μｍ以上の部分が非晶質Al2O3
または非晶質と結晶化Al2O3の混合体であること
を特徴とする被覆超硬合金。 ２ 超硬合金を基体とし基体に隣接する内層が
Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、Siの炭化物、窒
化物から選ばれる一種またはそれ以上からなり厚
みが１〜10μｍであり、外層が全体厚みで２〜10
μｍで内層の最外表面から２μｍ以内は結晶化
Al2O3であり、２μｍ以上の部分が非晶質Al2O3
または非晶質と結晶化Al2O3の混合体である被覆
超硬合金の製造法において、内層を化学蒸着法で
形成した後、外層のAl2O3層を生成過程において
は先ず化学蒸着法で結晶化Al2O3層を形成し引き
続きプラズマ化学蒸着法にて非晶質又は非晶質と
結晶化Al2O3の混合体を形成せしめることを特徴
とする被覆超硬合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13544182A JPS5925971A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 被覆超硬合金とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13544182A JPS5925971A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 被覆超硬合金とその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5925971A JPS5925971A (ja) | 1984-02-10 |
| JPS6136586B2 true JPS6136586B2 (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=15151788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13544182A Granted JPS5925971A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 被覆超硬合金とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925971A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174379A (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化硅素被覆超硬合金部品およびその製造法 |
| DE4209975A1 (de) * | 1992-03-27 | 1993-09-30 | Krupp Widia Gmbh | Verbundkörper und dessen Verwendung |
| JP5935562B2 (ja) * | 2012-07-13 | 2016-06-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
1982
- 1982-08-02 JP JP13544182A patent/JPS5925971A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5925971A (ja) | 1984-02-10 |
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